Масс - спектрометрия

1.

Масс-спектрометрия
Лушина 11Т

2.

Масс-спетрометрия
метод исследования и идентификации вещества, позволяющий определять
концентрацию различных компонентов в нём. Основой для измерения служит
ионизация компонентов, позволяющая физически различать компоненты на основе
характеризующего их отношения массы к заряду и, измеряя интенсивность ионного
тока, производить отдельный подсчёт доли каждого из компонентов (получать массспектр вещества

3.

Масс-спектр
Масс-спектр — зависимость интенсивности ионного тока (количества
вещества) от отношения массы к заряду (природы вещества). Поскольку масса
любой молекулы складывается из масс составляющих её атомов, масс-спектр
всегда дискретен, хотя при низком разрешении масс-спектрометра пики разных
компонентов могут перекрываться или даже сливаться. Природа
анализируемого вещества, особенности метода ионизации и вторичные
процессы в масс-спектрометре могут влиять на масс-спектр (см.
метастабильные ионы, градиент ускоряющего напряжения по местам
образования ионов, неупругое рассеивание). Так, ионы с одинаковыми
отношениями массы к заряду могут оказаться в разных частях спектра и даже
сделать часть его непрерывным.

4.

Принцип и устройство работы масс-спектрометра
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле,
действует сила Лоренца, искажающая ее траекторию. Определяя
разницу траекторий ионизированных атомов, движущихся в
магнитном поле, можно делать выводы о соотношении массы и
заряда иона.
Конструкция масс спектрометра включает в себя ионизатор
вещества образца, ускоритель ионов, источник мощного
магнитного поля и набор детекторов потока ионов.

5.

Применение масс-спеектромерии
Разработка новых лекарственных средств для спасения человека от ранее неизлечимых болезней и
контроль производства лекарств, генная инженерия и биохимия, протеомика. Без масс-спектрометрии
немыслим контроль над незаконным распространением наркотических и психотропных средств,
криминалистический и клинический анализ токсичных препаратов, анализ взрывчатых веществ.
Выяснение источника происхождения очень важно для решения целого ряда вопросов: например,
определение происхождения взрывчатых веществ помогает найти террористов, наркотиков — бороться с их
распространением и перекрывать пути их трафика. Экономическая безопасность страны более надёжна,
если таможенные службы могут не только подтверждать анализами в сомнительных случаях страну
происхождения товара, но и его соответствие заявленному виду и качеству. А анализ нефти и
нефтепродуктов нужен не только для оптимизации процессов переработки нефти или геологам для поиска
новых нефтяных полей, но и для того, чтобы определить виновных в разливах нефтяных пятен в океане или
на земле.
В эпоху «химизации сельского хозяйства» весьма важным стал вопрос о присутствии следовых количеств
применяемых химических средств (например, пестицидов) в пищевых продуктах. В мизерных количествах
эти вещества могут нанести непоправимый вред здоровью человека.

6.

Характеристики масс-спектрометров
Важнейшими техническими характеристиками масс-спектрометров являются чувствительность,
динамический диапазон, разрешение, скорость сканирования.
Важнейшая характеристика при анализе органических соединений — чувствительность. Для
того чтобы достигнуть как можно большей чувствительности при улучшении отношения сигнала
к шуму, прибегают к детектированию по отдельным выбранным ионам. Выигрыш в
чувствительности и селективности при этом колоссальный, но при использовании приборов
низкого разрешения приходится приносить в жертву другой важный параметр —
достоверность.
По характеристике сочетания чувствительности с достоверностью определения компонентов
следом за приборами высокого разрешения идут ионные ловушки. Классические
квадрупольные приборы нового поколения имеют улучшенные характеристики благодаря ряду
инноваций, применённых в них, например, использованию искривлённого квадрупольного
префильтра, предотвращающего попадание нейтральных частиц на детектор и,
следовательно, снижению шума.

7.

Масс анализаторы
Полученные при ионизации ионы с помощью электрического поля переносятся в масс-анализатор. Там
начинается второй этап масс- спектрометрического анализа — сортировка ионов по массам (точнее по
отношению массы к заряду, или m/z). Существуют следующие типы масс-анализаторов:
непрерывные масс-анализаторы
Магнитный и электростатический секторный масс-анализатор
Квадрупольный масс-анализатор
импульсные масс-анализаторы
Времяпролётный масс-анализатор
Ионная ловушка
Квадрупольная линейная ловушка
Масс-анализатор ионно-циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием
Орбитрэп
Разница между непрерывными и импульсными масс-анализаторами заключается в том, что в
первых ионы поступают непрерывным потоком, а во вторых — порциями, через определённые
интервалы времени.
Масс-спектрометр может иметь два масс-анализатора. Такой масс-спектрометр называют тандемным.